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낮은 계수 근사법을 이용한 표준 잔향음 신호 획득 및 제거 기법
윤관섭,최지웅,나정열 한국음향학회 2002 韓國音響學會誌 Vol.21 No.5
본 연구는 실측 잔향음 자료에서 나타나는 단주기적 시변동성 신호 간섭 (interference)을 억제하기 위해 Ecart-Young 이론을 토대로 자료 행렬로부터 낮은 계수를 추출하여 근사화하는 낮은 계수 근사법 (LRA: Low Rank Approximation) 기법을 제안하였다. 이 기법을 실측 자료에 적용한 결과, 잔향음 신호와 시변동성 신호가 분리되었으며 이때 적절한 낮은 계수를 추출키 위해서 특이치 분해법 (SVD: Singular Value Decomposition)이 사용되었다. 잔향음 신호의 억제는 LRA를 통해 얻어진 근사치와 실측치 사이의 잔차를 계산함으로써 수행하였으며 결과적으로 LRA을 이용하여 시간적으로 안정적인 잔향음 신호를 획득함으로써 능동 소오나 시스템 운용 및 잔향음 모델링시 적용 가능성을 제시하였다. In this paper, the Low Rank Approximation (LRA) method to suppress the interference of signals from temporal fluctuations is applied. The reverberation signals and temporally fluctuating signals are separated from the measured data using the Ink. The Singular value decomposition (SVD) method is applied to extract the low rank and the temporally stable reverberation was extracted using the LRA. The reverberation suppression is performed on the LRA residual value obtained by removing the approximate reverberation signals. In overall, the method can be applied to the suppression of reververation in active sonar system as well as to the modeling of reverberation.
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윤관섭,박순식,나정열,석동우,주진용,조진석 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.4
해저면 분류를 위한 음향실험을 2003년 5월 19일부터 23일까지 5일간 남해에서 실시하였다. 실험 해역은 해저 구성물질이 각기 다른 6개의 정점을 선정하였으며 5개의 주파수 (30, 50, 80, 100, 120 kHz)를 이용하여 해저면 반사 신호를 측정하였다. 지음향 인자의 측정은 피스톤 코어를 이용하여 해저 퇴적물 샘플을 채취 후 입도분석을 하였다. 측정된 결과는 퍼지 이론을 이용하여 정점별 해저 퇴적물을 분류하였다. 반사손실 모델로 구성된 입력 소속 함수를 이용하여 측정결과를 평가 후, 그 결과를 Wentworth 입자 크기를 이용하여 출력 가능하도록 구성하였다. 퍼지 이론을 이용한 해저면 분류 기법과 잘 일치하였으며, 퍼지 이론을 통한 해저면 분류 기법의 가능성을 확인하였다. Acoustic experiments are performed for a seafloor classification from 19 May to 25 May 2003. The six different sites of bottom composition are settled and the bottom reflection losses with frequencies (30, 50, 80. 100, 120 kHz) are measured. Sediment samples were collected using gravity core and the sample was extracted for grain size analysis. The fuzzy logic is used to classify the seabed. In the fuzzy logic. Bottom 1083 model of frequency dependence is used as the input membership functions and the output membership functions are composed of the Wentworth grain size of the bottom. The possibility of the seafloor classification is verified comparing the inversed mean grain size using fuzzy logic with the results of the coring.
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윤관섭,나정열,라형술,Yoon Kwan-Seob,Na Jungyul,La Hyoungsul 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.2
해저 경계면에 서식하는 거머리말 (Zostera marina : 잘피)의 후방산란 특성을 연구하기 위하여 음향 실험을 실시하였다. 해상실험은 남해 동대만에서 거머리말의 광합성 시 발생되는 산소 공기방울의 영향을 파악하기 위해 주간과 야간에 실시하였다. 다중 주파수 (30$\~$120 kHz)에 대한 주파수 응답특성을 측정하였고 단일 주파수 (120 kHz)를 이용하여 거머리말의 움직임에 따라 변화하는 후방산란강도의 분포를 확률밀도함수 (probability density function)로 나타내었다. 실험결과 다중 주파수에 대한 주파수 의존성과 주$\cdot$야간 산란강도의 차이를 확인하였고 거머리말 움직인에 대한 산란강도의 분포 양상은 가우시안 확률밀도 함수 (Gaussian PDF)로 특성을 나타냈다 주$\cdot$야간 산란강도의 차이는 광합성에 의해 생성된 산소 공기방울에 의한 영향으로 추정되었다. Acoustic experiments were performed with Zostera marina to study the characteristics of backscattering of seagrass living in the bottom interface. Field experiments were conducted in the Dongdae man, Namhae for day and night to consider the effects of air-bubble from photosynthesis of seagrass. The multi-frequency (30$\~$120 kHz) responses were measured and the distributions of back scattering strength due to the movement of seagrass were Presented by PDF (probability density function) at 120 120 kHz. The results were shown both the frequency dependence and diurnal variation of the backscattering strength between day and night. This diurnal variation may be caused by the amount of oxygen in dissolved bubbles formed by Photosynthesis of seagrass.
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잘피 서식지의 분포와 광합성에 의한 고주파 후방산란 특성
윤관섭,라형술,나정열,이재혁,Yoon Kwan-Seob,La Hyoung Sul,Na Jungyul,Lee Jae-Hyuk 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.8
연안에서 잘피 (Seagrass) 서식지의 분포와 광합성에 의한 후방산란 특성 관측을 위한 실험을 실시하였다. 해저면이니질로 구성된 잘피 서식지에서 수평입사각 및 방위각에 따른 음향신호를 획득하였으며, 120 kHa 정현파 음원을 이용하여 신호론 송수신 하였다. 잘피의 후방산란강도를 이용하여 수평입사각 및 방위각에 따른 잘피 서식지의 분포를 지도화 하였으며 서식지에 대한 후방산란강도 분포와 촬영을 이용한 실제 잘피의 서식지를 비교한 결과 비슷한 분포를 관측할 수 있었다. 또한 잘피의 광합성에 의해 생성되는 산소 공기방울의 음파산란을 분석하기 위해 주 야간별 잘피의 후방산란강도론 비교한 결과, 산소 공기방울의 음파산란 영향으로 인해 잘피 서식지의 분포관측에 차이가 있음을 확인하였다. An experiment for observation of the distribution of the seagrass (zostera marina) beds and characteristics of high-frequency backscattering by the photosynthesis was conducted off the coast. Acoustic data were taken as a function of the grazing angles and the relative azimuth angles on the seagrass beds of which bottom type was sandy-mud. The transmitted source signal was a 120 kHz CW waveform. Mapping of the seagrass beds distribution was drawn up using the seagrass backscattering strength with azimuth and grazing angles. The result of the comparison backscattering strength distribution of the seagrass beds was shown to be the similar to the photograph of real seagrass beds. The seagrass backscattering strength was also compared between day and night to verify the effects of the acoustical scattering by the bubbles of Photosynthetic oxygen formed on the seagrass. In these results. it is clear that observation of the seagrass beds between day and night showed the different characteristics because the bubbles of Photosynthetic oxygen affect the acoustical scattering.
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김기택,윤관섭,라형술,나정열,Kim Kitaek,Yoon Kwan-Seob,La Hyoungsul,Na Jungyul 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.8
수중에서 원통형 산란체의 산란 음장에서 발생하는 간섭 효과를 확인하기 위하여 한 개의 원통형 산란체와 동일한 두 원통형 산란체의 방위각에 따른 고주파 (120 kHz) 산란 패턴을 측정하였다. 실험은 가로, 세로, 높이가 각각 $5m\times5m\times5m$ 수조에서 공기가 채워진 원통형 PVC (poly vinyl-chloride)로부터 1.5m 거리에 위치한 수중 청음기를 $360^{\circ}$ 회전시키면서 실시하였다. 실험 결과 한 개 원통은 후방에서 무지향성으로 산란하는 특성을 보였으나 두 개 원통에서는 방위각에 따른 표적 강도의 변동성 (fluctuation)이 나타났다. Stanton이 제한한 이론 식과 측정한 산란 패턴을 비교한 결과 유사한 경향을 확인할 수 있었다.. 두 개 원통의 산란 패턴에서 나타나는 표적 강도의 변동성은 두 산란체의 중심으로부터 청음기까지의 거리차로 인한 산란 음장의 간섭 때문이다. 또한 두 개 원통의 산란 이론으로부터 원통의 간격이 커짐에 따라 표적 강도의 변동성이 심해지는 현상을 확인할 수 있었다. This paper presents the changes of acoustic scattering pattern from a single cylinder and two identical cylinders in both theoretical calculations and experimental measurements. Bi-static scattering pattern by single cylinder and two parallel cylinders (length 2m, radius 30mm) was measured in $5m\times5m\times5m$ water tank using high frequency projector (120 kHz) and hydrophone. The results show similar agreement between experiment and theory. In case of single cylinder scattering. omni-directional pattern was observed in backward but there are fluctuations or target strength in forward. Interference between each cylinder's scattering fields produce fluctuations of target strength in all directions of two cylinders.
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조진석,윤관섭,박순식,나정열,석등우 한양대학교 이학기술연구소 2003 이학기술연구지 Vol.6 No.-
음파를 이용한 해저면 분류를 위하여 2003년 5월 19-25일까지 남해해역에서 음향 실험을 실시하였다. 실험 해역은 해저 구성물질이 각기 다른 6개의정점을 선정하였으며 5개의 주파수(30,50,80,100,12 kHz)를 이용하여 해저면 반사 신호를 측정하였다. 또한 피스톤 코어를 이용하여 해저 퇴적물의 입도분석을 실시하였다. 해저면의 분류를 위해서는 펴지 이론(fuzzy logic)을 사용하였으먀, 이때의 입력 소속함수(input membership function)는 주파수 종속성을 갖는 해저면 반사손실 모텔(HYBRL, Hanyang University Bottom Reflection Loss)이 이용되었으며 출력 소속함수(out membership function)는 해저면의 평균입도 값으로 출력되도록 구성하였다. 퍼지이론을 통해 역산된 평균입도(mean grain size)와 코어 분석 자료를 비교하여 퍼지이론을 이용한 해저면 분류 방법의 가능성을 확인하였다. Acoustic experiments are performed for seafloor classificaton from 19 May to 25 May 2003. The six differnet sites of bottom composition are settled and the bottom reflecton losses with frequencies(30, 50, 80,100,120 kHZ) are measured. The fuzzy logic is used to classify the seabed. In the fuzzy olgic, HYBRL(HanYang Univ. Bottom Refleciton Loss) of frequency dependence is used as a input Membership functions and the output membership functions are composed of the values of the mean grain size of the bottom. The possibility of the seafloor classsification is verified comparing the inversed mean grain size using fuzzy logic with the results of the coring.
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